GLBP (Gateway Load Balancing Protocol)

Полностью взято c xgu.ru
Описание куда более живое и внятное.

GLBP (Gateway Load Balancing Protocol) — проприетарный протокол Cisco, предназначенный для увеличения доступности маршрутизаторов выполняющих роль шлюза по умолчанию и балансировки нагрузки между этими маршрутизаторами.

Описание протокола

GLBP работает аналогично, но не идентично другим протоколам резервирования шлюза, такими как HSRP и VRRP. Эти протоколы позволяют нескольким маршрутизаторам участвовать в сконфигурированной виртуальной группе маршрутизаторов с общим виртуальным IP-адресом. Один член группы выбирается активным маршрутизатором, в то время как другие остаются неактивными до тех пор, пока не произойдет сбой с активным маршрутизатором. При этом эти резервные маршрутизаторы обладают ресурсами, которые почти не используются в течение всего времени эксплуатации этой системы. GLBP обеспечивает распределение нагрузки на несколько маршрутизаторов (шлюзов) используя один виртуальный IP-адрес и несколько виртуальных MAC-адресов. Каждый хост сконфигурирован с одинаковым виртуальным IP-адресом и все маршрутизаторы в виртуальной группе участвуют в передаче пакетов.

Терминология протокола

Члены GLBP группы выбирают один шлюз который будет активным виртуальным шлюзом active virtual gateway (AVG) для этой группы. Другие члены группы обеспечивают резервирование для AVG в случае если AVG станет недоступным. AVG назначает виртуальный MAC адрес для каждого члена GLBP группы. Каждый член группы участвует в передаче пакетов, используя виртуальный MAC адрес, выданный AVG. Этих членов группы называют active virtual forwarders (AVFs). AVG ответственен за выдачу ответов по протоколу Address Resolution Protocol (ARP) на запросы к виртуальному IP-адресу. Распределение нагрузки достигается тем что AVG отвечает на ARP запросы используя разные виртуальные MAC-адреса.

На следующем рисунке маршрутизатор A является AVG для GLBP группы, и ответственен за виртуальный IP-адрес 10.24.0.1. Маршрутизатор A так же является AVF для виртуального MAC адреса 0007.b400.0204. Маршрутизатор B член той же GLBP группы и назначенный AVF для виртуального MAC адреса 0007.b400.0205. На клиентах устанавливается шлюз по умолчанию с IP-адресом 10.24.0.1 и MAC адресом шлюза 0007.b400.0204. В то время как на другом клиенте MAC-адрес шлюза по умолчанию будет 0007.b400.0205 и таким образом маршрутизатор A будет распределять нагрузку с маршрутизатором B.

В GLBP поддерживает до 4 маршрутизаторов в группе и до 1024 групп Взаимодействие между маршрутизаторами в групп.

Маршрутизаторы отправляют друг другу сообщения hello каждые 3 секунды. Сообщения отправляются на адрес 224.0.0.102, UDP порт 3222 (отправителя и получателя).

GLBP Gateway Priority

GLBP Gateway Priority определяет роль, которую каждый маршрутизатор AVF играет в группе. Т.е. с помощью этого свойства можно определить последовательность выбора нового AVG, если старый AVG станет недоступным. Приоритет можно определить на каждом маршрутизаторе значением от 1 до 255 командой: glbp priority. Маршрутизатор с большим приоритетом становиться AVG.

По умолчанию схема выбора AVG только на основе приоритета выключена. Запасной AVF станет AVG только если текущий AVG станет недоступным. Что бы разрешить выборы AVG на основе приоритета нужно ввести команду:
glbp preempt

Режимы балансировки нагрузки

GLBP поддерживает следующие режимы балансировки нагрузки:

None - режим, при котором коммутатор не обеспечивает балансировку нагрузки. На все запросы клиентов он отвечает своим МАК адресом. Второй коммутатор начинает работу только после того как основной коммутатор (AVG) выйдет из строя или станет недоступным.

Weighted load-balancing - балансировка нагрузки производится в соответствии с весом каждого коммутатора. Вес коммутатора назначается инженером на каждом коммутаторе отдельно. Например если в GLBP группе два коммутатора, у AVG вес 70 а у AVF 140, то нагрузка будет распределяться 1:2. Другими словами из трех полученный запросов на MAC-адрес AVG один раз ответит своим MAC-адресом и дважды MAC-адресом AVF коммутатора.

Host-dependent load-balancing - этот режим используется в случае если есть необходимость в реализации трансляции адресов Network Address Translation (NAT), так как этот режим гарантирует возвращение клиенту того же MAC-адреса AVF коммутатора который он использовал ранее и следовательно NAT сессия у клиента не прерывается. Клиенты будут получать те же MAC-адреса AVF до тех пор, пока количество коммутаторов в GLBP группе не изменится.

Round-robin load-balancing -- режим используется по умолчанию. В этом режиме AVG выдает MAC-адреса AVF попеременно.


Необходимо отметить, что все методы реализуют балансировку количества хостов на один узел, а не трафика.

Источник: Cisco GLBP Load Balancing Options (англ.)

Настройка на маршрутизаторах Cisco

Включение GLBP на интерфейсе

glbp <group> ip [ip-address [secondary]]

 Режим preempt

В GLBP есть два режима preempt:
для AVG -- по умолчанию отключен,
для AVF -- по умолчанию включен, с задержкой 30 секунд.

По умолчанию режим preempt для AVG отключен. То есть, backup virtual gateway может стать AVG только если текущий AVG выйдет из строя.

Включение режима preempt для AVG:

dyn1(config-if)# glbp 1 preempt

Включение режима preempt для AVF:

dyn1(config-if)# glbp 1 forwarder preempt [delay minimum <seconds>]

Балансировка нагрузки между маршрутизаторами

Настройка метода балансировки нагрузки между маршрутизаторами (по умолчанию round-robin):

dyn1(config-if)# glbp 1 load-balancing <host-dependent | round-robin | weighted>

Изменение метода балансировки нагрузки: 

dyn1(config-if)# glbp 1 load-balancing host-dependent

Отключение балансировки нагрузки: 

dyn1(config-if)# no glbp 1 load-balancing

Настройка таймеров

Настройка интервала между отправкой AVG сообщений hello в группе GLBP: 

dyn1(config-if)# glbp <group> timers [msec] <hellotime> [msec] <holdtime>
dyn1(config-if)# glbp <group> timers redirect <redirect> <timeout>

Параметры команды:
redirect -- настраивает интервал в течении которого AVG продолжает перенаправлять клиентов AVF. По умолчанию 600 секунд (10 минут).
timeout -- указывает интервал в секундах до того как secondary virtual forwarder станет invalid. По умолчанию 14,400 секунд (4 часа).



Хотя диапазон значений параметра redirect позволяет использовать значение 0, фактически оно не должно использоваться. Это приведет к тому, что таймер redirect никогда не истечет и, в случае выхода из строя маршрутизатора, хосты всё равно будут отправляться на него.

Object Tracking 

dyn1(config)# track 1 interface FastEthernet1/0 line-protocol

Указание объекта, который будет влиять на вес GLBP, если интерфейс выключается, то вес уменьшается на 11 (по умолчанию на 10): 

dyn1(config-if)# glbp 1 weighting track 1 decrement 11

Настройка пороговых значений веса, которые регулируют будет ли маршрутизатор выполнять роль GLBP gateway. Для данного примера, начальное значение 200. Если интерфейс fa1/0 выключается, то значение становится 189. Так как оно меньше, чем значение lower, то маршрутизатор не может выполнять роль active forwarder. Когда интерфейс включится, то значение станет снова 200. Так как это больше чем значение upper, то маршрутизатор снова становится active forwarder:

dyn1(config-if)# glbp 1 weighting 200 lower 192 upper 195

С помощью этих пороговых значений можно привязывать определенные значения весам таким образом, чтобы, например, если два интерфейса не доступны (с альтернативными путями к сети), то тогда маршрутизатор не будет выполнять роль active forwarder.

GLBP Client Cache

По умолчанию функция GLBP Client Cache отключена. После включения функции AVG начинает сохранять у себя информацию о том какие хосты используют какой gateway.

Включение GLBP Client Cache: 
dyn1(config-if)# glbp 1 client-cache

Просмотр информации о GLBP Client Cache (хранится только на AVG): 
dyn1# show glbp detail

Просмотр информации

Просмотр краткой информации о группах: 

dyn1# show glbp brief 
Interface   Grp  Fwd Pri State    Address         Active router   Standby router
Fa0/0       1    -   200 Active   192.168.1.100   local           192.168.1.3
Fa0/0       1    1   -   Active   0007.b400.0101  local           -
Fa0/0       1    2   -   Listen   0007.b400.0102  192.168.1.3     -

Просмотр информации о всех включенных группах GLBP:

dyn1# show glbp
FastEthernet0/0 - Group 1
  State is Active
    2 state changes, last state change 08:46:44
  Virtual IP address is 192.168.1.100
  Hello time 3 sec, hold time 10 sec
    Next hello sent in 1.136 secs
  Redirect time 600 sec, forwarder time-out 14400 sec
  Authentication text "Cisco"
  Preemption enabled, min delay 0 sec
  Active is local
  Standby is 192.168.1.3, priority 100 (expires in 9.948 sec)
  Priority 200 (configured)
  Weighting 200 (configured 200), thresholds: lower 190, upper 195
    Track object 1 state Up decrement 6
  Load balancing: host-dependent
  Group members:
    0016.3e01.0001 (192.168.1.1) local
    0016.3e01.0201 (192.168.1.3)
  There are 2 forwarders (1 active)
  Forwarder 1
    State is Active
      1 state change, last state change 08:46:34
    MAC address is 0007.b400.0101 (default)
    Owner ID is 0016.3e01.0001
    Redirection enabled
    Preemption enabled, min delay 30 sec
    Active is local, weighting 200
  Forwarder 2
    State is Listen
      2 state changes, last state change 08:42:08
    MAC address is 0007.b400.0102 (learnt)
    Owner ID is 0016.3e01.0201
    Redirection enabled, 599.036 sec remaining (maximum 600 sec)
    Time to live: 14399.036 sec (maximum 14400 sec)
    Preemption enabled, min delay 30 sec
    Active is 192.168.1.3 (primary), weighting 100 (expires in 9.032 sec)